BRPI0907533B1 - Processo para testar um revestimento para base de pá - Google Patents
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Abstract
processo para testar um revestimento para base de pá para este processo para testar um revestimento (36) para base de pá, - provê-se um corpo de prova dito de disco (22) comportando pelo menos um mancal, e outro corpo de prova dito de pá (32) comportando pelo menos um mancal (34) revestido com o referido revestimento, e compreendendo duas metades do corpo de prova (32) aptas a serem engatadas em ambos os lados do corpo de prova de disco; submete-se o corpo de prova de pá (32) engatado com o corpo de prova de disco (22) a ciclos de tração durante os quais o corpo de prova é solicitado em tração em relação ao outro, o esforço de tração sendo transmitido via os mancais em contato com o corpo de prova de pá e do corpo de prova de disco. este processo permite reproduzir de maneira muito fiel o comportamento e o envelhecimento do revestimento e assim permitir uma avaliação exata da qualidade dos revestimentos.
Description
“PROCESSO PARA TESTAR UM REVESTIMENTO PARA BASE DE PÁ” [0001] A invenção refere-se ao domínio do controle de qualidade de revestimentos antiatritos para bases de pás de turbomáquinas. Mais precisamente, a invenção refere-se um processo para testar um revestimento destinado a revestir uma base de pá para turbomáquina.
[0002] As pás, e em particular as pás de ventiladores nas turbomáquinas aeronáuticas (turborreatores ou turbopropulsores) são peças mecânicas extremamente solicitadas. Por esta razão, a base de pá que é a parte de manutenção da pá é uma parte da pá particularmente crítica. A base de pá comporta superfícies de contato ou mancais que são submetidos em funcionamento a tensões e temperaturas elevadas. Para reduzir estas tensões e notadamente as tensões de cisalhamento que são aplicadas sobre os mancais das bases de pá, utiliza-se de maneira conhecida revestimentos antiatritos. Estes revestimentos ditos revestimentos anti-redução progressiva (“antifretting”), podem ser depositados notadamente por projeção térmica. Eles podem ser de multicamadas. A qualidade do revestimento antiatritos é essencial, porque um modo principal de insuficiência das pás é um ligado à desagregação (por descamação, por fissuração, por quebra, ou por desgaste) do revestimento.
[0003] Tipicamente, a duração de vida do revestimento de uma base de pá é ligada ao número de ciclos (ditos 'ciclos motor') sofridos pela pá. Tal ciclo é, com efeito, o conjunto das solicitações às quais é submetida a pá durante uma fase de funcionamento completo da turbomáquina (durante um vôo, no caso de um turborreator montado em um avião), ou seja, da partida até a parada. Assim em particular para um avião, um ciclo comporta uma decolagem e uma aterrissagem.
[0004] A duração de vida do revestimento expressa em número de ciclos pode estar ligada a um acordo comercial, responder a uma relação de carga ou ser especificada por um escritório de estudo. O revestimento de base de pá deve continuar a ser funcional durante toda a duração de vida da pá, porque comumente nenhuma intervenção está prevista sobre o revestimento de uma base de pá ao longo de toda a sua exploração.
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2/15 [0005] Para assegurar-se a qualidade deste revestimento, e de sua interface com o próprio material da pá, procede-se de maneira conhecida a exames de revestimento por micrografia, consistindo geralmente em fazer um corte do revestimento e da base de pá e em examinar ao microscópio o aspecto deste corte. Tal teste permite verificar a estrutura interna e a espessura do revestimento, e até certo ponto a qualidade da sua interface com o material da base de pá propriamente dito. É conhecido igualmente testar a qualidade deste revestimento por testes padrões de dureza ou ainda testes de aderência em tração ou cisalhamento.
[0006] Contudo notou-se que estes diferentes testes revelam-se ser insuficientes para distinguir revestimentos de qualidade superior em relação a revestimentos de qualidade simplesmente conveniente, e para obter uma idéia precisa da duração de vida e do comportamento mecânico em serviço do revestimento depositado sobre a base de pá: Em outros termos, os testes atuais não permitem distinguir qualitativamente os diferentes revestimentos dado que eles se resistem satisfatoriamente a certo número de ciclos.
[0007] O objetivo da invenção é propor um processo para testar um revestimento para base de pá, que se revela mais discriminatório que os testes precedentes quanto à qualidade dos revestimentos, e permite obter resultados fortemente correlacionados com as constatações reais de comportamento no tempo dos revestimentos de bases de pás, como os obtidos sobre o conjunto da vida de uma pá, ou seja, correntemente, de 10000 a 15000 ciclos.
[0008] Este objetivo é atingido graças a um processo compreendendo as etapas seguintes:
- prover um corpo de prova dito de disco comportando pelo menos um mancal, e outro corpo de prova dito de pá comportando pelo menos um mancal revestido com o referido revestimento a testar, o corpo de prova de pá sendo composto por duas metades do corpo de prova aptas a serem engatadas em ambos os lados do corpo de prova de disco,
- submeter o corpo de prova de pá engatado com o corpo de prova de disco a ciclos de tração durante os quais os corpos de prova são solicitados em
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3/15 tração um em relação ao outro ao longo de uma direção de tração, o esforço de tração sendo transmitido via os mancais em contato com o corpo de prova de pá e o corpo de prova de disco;
- avaliar o referido revestimento em função de um critério de avaliação predeterminado.
[0009] O princípio do teste assim definido é fundamentalmente diferente dos testes previamente conhecidos. Com efeito, em vez de se basear sobre o exame de bases de pá novas, ele consiste em submeter as bases de pá e mais precisamente os mancais das mesmas, a testes de fadiga representativos das solicitações às quais elas são expostas durante a vida da pá. Com vantagem, o processo não necessita da utilização de pás, mas simplesmente da utilização de dois corpos de prova, incluindo em particular o corpo de prova de pá apresentando um mancal revestido com o revestimento a testar. Nota-se que é perfeitamente possível, além disso, que o corpo de prova de pá apresente não somente uma, mas vários mancais, o corpo de prova de disco comportando então um mancal para cada um dos mancais do corpo de prova de pá.
[0010] O objetivo do teste do revestimento de pá pode ser, por exemplo, testar de modo geral um novo revestimento, ou ainda, validar efetivamente a qualidade do revestimento aplicado sobre uma série de pás que devem ser colocadas em exploração. De acordo com o objetivo prosseguido, os corpos de prova utilizados e as condições de teste (número de ciclos, força máxima aplicada durante estes) podem ser mais ou menos representativos das solicitações reais às quais é submetido o revestimento durante a exploração da base de pá. Assim tipicamente, o número de ciclos de tração e a força de tração máxima aplicada aos corpos de prova são determinados para um revestimento dado em função da pressão máxima admissível sobre os mancais da base de pá e o número de ciclos motores previstos durante a duração de vida da pá.
[0011] Assim, durante os ciclos de tração, os deslocamentos produzem-se em função dos esforços transmitidos. Um ciclo de tração é caracterizado pela curva de variação da força de tração em função do tempo. Na prática, faz-se crescer a força
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4/15 de tração a partir de um valor inicial nulo, ou pelo menos baixo (em relação ao valor máximo) até um valor máximo, depois se retorna ao valor inicial. O valor inicial e o valor máximo podem eventualmente, um e/ou o outro independentemente, ser mantidos durante uma certa duração. Além disso, outros perfis de ciclos de tração são possíveis, de acordo com modo em que se quer simular as diferentes fases de funcionamento da turbomáquina. O parâmetro de velocidade de subida em carga, ou seja, o aumento da força de tração por unidade de tempos pode ser também ajustado.
[0012] Tipicamente, corpo de prova de pá é submetido de 3.000 a 15.000 ciclos de tração, com forças de tração podendo variar entre 15.000 e 30.000 daN.
[0013] A avaliação dos corpos de prova pode ser feita quer durante os ciclos de tração (utilizando, por exemplo, sensores montados sobre a máquina de teste como câmeras e/ou sensores em ultrassons), quer depois dos ciclos de tração, uma vez desmontados os corpos de prova.
[0014] De acordo com um modo de realização, quando da etapa de avaliação do processo examina-se o corpo de prova de pá de modo a determinar se ele apresenta uma descamação ou uma redução progressiva sobre o seu ou os seus mancais.
[0015] A vantagem do processo de acordo com a invenção é que ele fornece resultados muito representativos do comportamento e do envelhecimento dos revestimentos das bases de pás reais.
[0016] De maneira conhecida, a fixação de uma pá sobre um disco rotor é feita em geral por um acoplamento tipo cavilha / entalhe formando um encaixe. Este encaixe é constituído por uma cavilha disposta sobre uma extremidade radialmente interna da pá, que é fixada em um entalhe previsto sobre a periferia do disco rotor. As bases de pás por um lado, as protuberâncias ou cavilhas de disco rotor formadas entre os entalhes de disco rotor por outro lado, têm assim respectivamente formas complementares em cauda-de-andorinha, dispostas radialmente em sentido oposto, de maneira a assegurar a fixação mútua entre as pás e o disco rotor.
[0017] Em uma roda de pás, as pás são regularmente fixadas sobre a periferia
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5/15 externa do disco rotor, que comporta assim tantos alvéolos de fixação como o número de pás a fixar.
[0018] Os encaixes das pás sobre o disco rotor formam um motivo que se repete no sentido circunferencial e que pode ser definido, por exemplo, pela base de pá e o entalhe correspondente do disco rotor, ou ainda pela cavilha em cauda-de-andorinha (ou rabo de andorinha) do disco rotor e as duas metades de bases de pás encerrando a mesma na roda de pás.
[0019] Compreende-se, portanto, que o princípio do processo de acordo com a invenção consiste precisamente para em reproduzir as solicitações cíclicas sofridas pelo motivo, a saber, as solicitações da cavilha em cauda-de-andorinha do disco rotor retido por duas metades de bases de pás.
[0020] O corpo de prova de pá compõe-se duas metades do corpo de prova aptas a serem engatadas em ambos os lados do corpo de prova de disco, ou contracorpo de prova, reproduzindo um motivo unitário. A disposição simétrica das metades do corpo de prova em torno do contra-corpo de prova permite que os esforços laterais exercidos sobre esta durante os ciclos de tração sejam simétricos de sentido oposto e, portanto, se anulem. Assim, com vantagem, o processo não necessita meios mecânicos aptos a suportar esforços laterais que sofreria o contracorpo de prova durante os ciclos de tração. Por outro lado, no caso em que a base de pá apresenta mancais sobre as suas duas faces que não são simétricas, esta disposição com duas metades do corpo de prova encerrando o contra-corpo de prova permite que os corpos de prova apresentem mancais representativos das duas faces de contato da base de pá. Como estes mancais são testados durante o mesmo teste, isto permite testar e verificar ao mesmo tempo o comportamento do revestimento para as duas faces da base de pá.
[0021] Por outro lado, o processo permite obter resultados muito representativos da realidade. Com efeito, a disposição dos corpos de prova corresponde às suas posições respectivas em uma turbomáquina: As duas metades do corpo de prova representativos das duas metades de uma base de pá encerram de um lado ao outro e retém um contra-corpo de prova representativo de uma cavilha do disco
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6/15 rotor. Foi constatado que, nesta disposição, uma excelente representatividade dos resultados é obtida.
[0022] De acordo com um modo de realização, a ou os mancais de corpo de prova de pá e corpo de prova de disco têm formas complementares e estendem-se em uma direção oblíqua em relação à direção de tração, de tal modo que o contato entre estes mancais seja representativo do de uma base de pá com uma cavilha de disco rotor de turbomáquina. A forma oblíqua dos mancais converte os esforços de tração radiais em esforços na direção transversal ou circunferencial.
[0023] Com vantagem, os mancais do corpo de prova de pá e/ou do corpo de prova de disco formam um ângulo de cerca de 45° em relação à direção de tração. Mais geralmente, este ângulo pode variar entre 30 e 60°.
[0024] De acordo com um modo de realização, o corpo de prova de pá tem a proximidade de seu ou de seus mancais uma forma representativa de uma base de pá turbomáquina, o eixo de tração sendo o eixo radial da base de pá. Esta forma para corpo de prova de pá permite testar o revestimento nas condições mais representativas das suas condições de exploração. Notadamente, o corpo de prova de pá pode apresentar um comportamento e deformações mecânicas representativos dos de uma base de pá ou da base de pá para a qual está previsto o revestimento.
[0025] De acordo com um modo de realização, o corpo de prova de disco tem em sua proximidade de seu ou de seus mancais uma forma representativa de uma cavilha de disco rotor turbomáquina. Esta forma refere-se à parte do corpo de prova com a qual está situado do lado de corpo de prova de pá.
[0026] Os mancais respectivos dos corpos de prova são assim respectivamente representativos dos mancais da base de pá e da cavilha correspondente do disco de rotor.
[0027] Além disso, para permitir uma representação fiel do comportamento do encaixe, ou seja, da base de pá em relação às cavilhas do disco rotor, fabrica-se comumente o corpo de prova de pá no mesmo material que a base de pá; ou seja, tipicamente em liga à base de titânio para o compressor baixa pressão e alta
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7/15 pressão, em liga à base de níquel para as partes de motor cuja temperatura de funcionamento excede 500°C. Pelas mesmas razões, pode-se igualmente escolher um material idêntico ao do disco rotor para corpo de prova de disco, igualmente em liga à base de titânio ou de níquel.
[0028] Os testes são realizados preferivelmente com a ajuda de uma máquina de teste de tração. Esta máquina comporta sobre uma estrutura primeiros e segundos meios de manutenção que mantêm respectivamente um primeiro e um segundo corpos de prova. Estes meios de manutenção permitem manter ao longo de todo o teste os corpos de prova na posição necessária, que é a posição engatada dos dois corpos de prova na qual seus mancais respectivos coincidem e estão em contato. Esta posição reproduz preferivelmente as posições respectivas da base da pá e do disco rotor em funcionamento.
[0029] A máquina comporta, por outro lado, meios de tração que impõem deslocamentos alternativos de um sistema de manutenção em relação ao outro, em uma direção de tração. Os sistemas de manutenção são então submetidos a movimentos de tração relativos um em relação ao outro, de maneira a submeter os mancais e notadamente os mancais do corpo de prova de pá a solicitações representativas daquelas que sofre a base de pá em funcionamento. Os deslocamentos de acordo com a direção de tração são comumente medidos e registrados por um sistema de medição de deslocamento como um comparador.
[0030] Depois dos ciclos de tração, o revestimento dos mancais do corpo de prova de pá é avaliado. Esta avaliação pode ser feita notadamente por um exame visual (isto é, macrográfico) ou micrográfico; exames complementares, como testes de aderência, comportamento ao choque ou outro sendo igualmente possíveis neste estágio. Para este exame, um critério de avaliação para o revestimento de base de pá deve ser definido, em função do qual é tomada a decisão de aceitação ou de rejeição do revestimento. O critério consiste geralmente em ausência de desagregação por descamação ou redução progressiva do revestimento, sobre todo o (ou os) mancais da pá. Utiliza-se, por exemplo, um referencial visual mostrando as descamações máximas admitidas (em número, dimensão). A relação a um tamanho
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8/15 máximo para as descamações pode ser verificada igualmente por medidas geométricas.
[0031] Nota-se, por último, que preferivelmente o processo de teste não é realizado apenas uma vez para um revestimento dado; pelo contrário, geralmente o teste de avaliação do revestimento é constituído de uma série de ensaios (três, por exemplo), isto a fim de aumentar a confiabilidade dos resultados: Os resultados podem ser assim calculados através métodos estatísticos, o permitindo reduzir a sua dispersão.
[0032] Neste caso, o processo para testar o revestimento de base de pá compreende as etapas seguintes:
- realizar o teste definido previamente sobre um ou vários pares de corpos de prova, cada par de corpos de prova compreendendo um corpo de prova de pá do qual a ou os mancais são revestidas com o revestimento a testar, e um corpo de prova de disco; e
- explorar os resultados obtidos com a ajuda métodos estatísticos, de maneira a qualificar a qualidade do revestimento de pá.
[0033] O critério de avaliação das pás pode, por exemplo, ser o seguinte: as pás são qualificadas e aceitas, se nenhuma das mesmas apresentar uma descamação após 13.500 ciclos com uma força máxima de tração de 20.000 daN. É também possível aceitar uma porcentagem de defeitos dada.
[0034] Além disso, a eficácia dos testes realizados pode ser ainda aumentada pela observação da evolução da descamação do corpo de prova de pá durante os ciclos de tração (e não na sequência dos mesmos). Chega-se assim a detectar mais cedo os revestimentos não satisfatórios.
[0035] Retomando este princípio, de acordo com uma variante do processo da invenção, a avaliação dos corpos de prova é feita durante os ciclos de tração, e o número destes ciclos não é fixado previamente. Neste caso, os ciclos são parados desde que um critério de parada foi atingido, como, por exemplo, a presença de descamação no revestimento dos mancais do corpo de prova de pá.
[0036] De acordo com outro modo de realização da invenção, o processo
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9/15 comporta, por outro lado, a etapa seguinte; fixam-se previamente os parâmetros dos ciclos de tração. A avaliação do revestimento é então feita após um número predeterminado destes ciclos de tração. De acordo com o processo fixa-se, portanto, no início os parâmetros dos ciclos de tração e escolhe-se um critério de avaliação; submetem-se os corpos de prova aos ciclos de tração assim previstos; e depois dos ciclos, em geral após ter desmontado os corpos de prova, avalia-se os mesmos em relação ao critério de avaliação.
[0037] Os parâmetros dos ciclos de tração são comumente o número de ciclos, a força máxima exercida durante o ciclo, ou ainda a velocidade de aumento ou de diminuição da força de tração em função do tempo, a temperatura, ou outro. Eles são fixados antes do início do teste, assim como o número de ciclos, em função do revestimento e da pá a avaliar, e os modos de funcionamento da turbomáquina que se deseja simular.
[0038] Nota-se em particular que para testar a qualidade de um revestimento de base de pá utilizando o processo de acordo com a invenção, pode-se escolher aumentar o número de ciclos reduzindo a força de tração máxima durante o ciclo, ou inversamente. Com efeito, foi constatado para os revestimentos de base de pá, que enquanto os parâmetros permanecerem em uma faixa de valores plausíveis para a base de pá (exclui-se, por exemplo, uma pressão que excederia a resistência mecânica do próprio material da base de pá), é sensivelmente equivalente para testar a qualidade do revestimento sobre um lote de corpos de prova de pá de realizar um número de ciclos reduzido, com uma força de tração elevada, ou um maior número de ciclos, com uma menor força de tração. Por exemplo, de maneira sensivelmente equivalente, pode-se testar um revestimento revestindo corpos de prova submetendo-se os mesmos seja a 15000 ciclos de tração com uma força máxima 15000 daN, seja a 6000 ciclos de tração com uma força máxima de 19.000 daN.
[0039] De acordo com um modo de realização, durante os ciclos de tração, limita-se por meios de solicitação elástica a separação lateral dos corpos de prova se produzindo em resposta à força de separação exercida pelos corpos de prova um
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10/15 sobre o outro sob o efeito da tração. A separação lateral (na direção perpendicular à direção de tração) dos dois corpos de prova reproduz o fato que em uma turbomáquina durante o funcionamento, as cavilhas de disco rotor e as bases de pás deformam-se, e isto notadamente no caso onde os corpos de prova comportam mancais dispostas em uma direção oblíqua em relação à direção de tração. Graças a esta possibilidade de separação lateral limitada dos corpos de prova, graças a meios de solicitação elástica, a representatividade dos resultados obtidos graças ao processo é aumentada.
[0040] De acordo com um aperfeiçoamento do modo de realização precedente, com o objetivo de seguir o comportamento dos corpos de prova durante os ciclos de tração, durante os ciclos de tração mede-se a separação lateral dos corpos de prova. Este parâmetro permite assegurar que as posições relativas de um com relação ao outro dos corpos de prova continuam a ser bem representativas das posições nas quais se deseja testar o revestimento.
[0041] A invenção será melhor compreendida e as suas vantagens aparecerão melhor à leitura da descrição detalhada seguinte, de modos de realização representados a título de exemplos não limitativos. A descrição refere-se aos desenhos anexos, nos quais:
- as figuras 1 e 2 são vistas parciais em corte, respectivamente de face e de lado, de corpos de prova utilizados para a realização do processo de acordo com a invenção, representadas em uma máquina de teste;
- a figura 3 é uma vista parcial em corte axial destes corpos de prova na zona das seus mancais; e
- a figura 4 é uma vista em corte axial de uma máquina de teste permitindo a realização do processo de acordo com a invenção.
[0042] As figuras 1 e 2 são vistas parciais em corte de corpos de prova 22, 32 utilizados para a realização do processo de acordo com a invenção, apresentados montados em uma máquina de teste.
[0043] De acordo com o processo, para testar um revestimento de base de pá, uma primeira etapa consiste em fabricar corpos de prova, que serão utilizados e
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11/15 consumidos durante o teste. Estes corpos de prova são fabricados por par, cada par comportando um corpo de prova dito de pá 32, e um corpo de prova dito de disco
22.
[0044] O corpo de prova de disco 22 é também chamado contra-corpo de prova. Em uma extremidade (sua extremidade superior na figura 1), apresenta um bulbo relativamente simétrico cujos lados 23 ultrapassam fora de prumo de um lado ao outro do seu eixo. Em sua outra extremidade, ele apresenta, por outro lado, meios de fixação, permitindo a sua fixação sobre a máquina de teste com a ajuda de primeiros meios de manutenção servindo para reter corpo de prova de disco durante os testes de tração. Estes meios são aqui uma perfuração, prevista para fazer passar um eixo de fixação 26 da máquina de teste.
[0045] O corpo de prova de pá por seu lado é composto de duas metades do corpo de prova 32, posicionadas em torno do corpo de prova de disco 22. As metades do corpo de prova 32 comportam superfícies de contato, ou mancais, que fazem face e estão em contato em posição de teste com mancais correspondentes do corpo de prova 22. Os mancais 34 das metades do corpo de prova 32 encontramse sobre as faces superiores inclinadas de bojos 35 formados sobre a base das metades do corpo de prova 32. Os mancais 34 das metades do corpo de prova 32 são superfícies de contato que são assimiláveis aos mancais de uma base de pá, os mancais de corpo de prova sendo, eles mesmos, assimiláveis aos mancais da cavilha em cauda-de-andorinha do disco rotor.
[0046] Na máquina de teste permitindo a realização do processo de acordo com a invenção, como mostrado nas figuras 1 e 2, as metades do corpo de prova 32 são mantidas por um sistema de manutenção 30. O papel deste é manter as duas metades do corpo de prova 32 e mais precisamente manter os mancais 34 destas opostos aos mancais correspondentes do contra-corpo de prova 22, durante toda a duração do teste. O sistema de manutenção 30 comporta montantes 38 paralelos, e meios de solicitação elástica 40 dos montantes 38 um em relação ao outro. Estes meios de solicitação elástica estão no exemplo de quatro parafusos 40, que mantêm firmemente em posição as metades do corpo de prova em torno do contra-corpo de
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12/15 prova 22. As metades do corpo de prova 32 são fixadas sobre os montantes 38 por parafusos 42, passando através de orifícios oblongos 41 dispostos nas metades do corpo de prova, nas partes destas distantes de seus bojos 35.
[0047] Nota-se, além disso, que o processo pode ser igualmente realizado com dois montantes 38 fixados rigidamente um ao outro ou mesmo só formando uma peça única, mas com vantagem os montantes 38 constituem partes independentes no núcleo do sistema de manutenção 30.
[0048] A figura 3 indica em maiores detalhes as formas em contato de corpo de prova 22 e de uma metade de corpo de prova 32. A metade de corpo de prova 32 é representada em apoio sobre o montante 38, pelas suas faces inferior 31 e traseira 33. A metade de corpo de prova 32 comporta um mancal 34 que se estende entre um ponto B e um ponto D. Sobre este mancal 34, a metade de corpo de prova 32 é revestido com o referido revestimento 36 a testar. Este revestimento é da mesma natureza e aplicado de acordo com o mesmo processo que o revestimento utilizado para proteger os mancais das bases de pás. Este revestimento ultrapassa de um lado ao outro a zona de contato 24 que é uma parte do mancal 34. Com efeito, na posição relativa representada, a metade de corpo de prova 32 e o contra-corpo de prova 22, a zona de contato 24 estende-se apenas sobre uma parte do mancal 34, entre os pontos B e C. Durante o teste de tração, a posição da zona de contato pode variar em relação ao mancal 34.
[0049] Como visto na figura 3, os mancais do corpo de prova 22 e da metade de corpo de prova 32 são dispostos em uma direção oblíqua ou inclinada em relação à direção E, que é a direção de tração. Esta inclinação é a que se encontra no nível da fixação da base de pá sobre o disco de rotor. O ângulo de inclinação α é próximo de 45°.
[0050] A segunda etapa do processo consiste em submeter os corpos de prova a ciclos de tração. Esta operação é realizada sobre uma máquina de teste como a previamente lembrada, representada na figura 4.
[0051] Esta máquina 10 comporta uma estrutura portadora 12 geralmente constituída por uma estrutura mecano- soldada. Esta estrutura portadora 12 suporta
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13/15 dois sistemas de manutenção 20 e 30.
[0052] O primeiro sistema de manutenção 20 situado na parte baixa da máquina comporta uma coluna fixa 29 que mantém em posição o contra-corpo de prova 22. O contra-corpo de prova 22 comporta uma perfuração na qual passa um eixo 26 do primeiro sistema de manutenção, graça a este eixo o contra-corpo de prova 22 é mantido quaisquer que sejam as solicitações em tração que ele recebe.
[0053] O segundo sistema de manutenção 30 serve para manter em posição as duas metades do corpo de prova 32. Este sistema de manutenção 30 comporta uma viga móvel 39 colocada em movimento alternativo de translação retilínea na direção vertical ao longo de uma dupla seta A por um acionador linear 14 ou qualquer outro meio de acionamento equivalente. Esta viga 39 é guiada no seu movimento vertical alternativo de translação pelas corrediças 16. O sistema de manutenção 30 comporta, por outro lado, meios para ligar rigidamente as metades do corpo de prova 32 em relação à viga 39, que comportam notadamente os montantes 38 citados previamente.
[0054] As características do acionador linear 14 são escolhidas de modo que este possa imprimir ao segundo sistema de manutenção 30, em relação ao primeiro 20, movimentos verticais de translação que são representativos daqueles que efetua uma pá e mais precisamente a base da pá em relação ao disco de rotor durante o funcionamento da turbomáquina à qual a pá pertence. Estes movimentos devem-se às forças centrífugas consideráveis recebidas pelas pás quando da rotação do rotor - Estas forças centrífugas podem ser assimiladas a uma tração radial sobre a pá -.
[0055] O princípio dos ciclos de tração é submeter os corpos de prova a ciclos de solicitações em uma direção dita direção de tração, os corpos de prova sendo dispostos de modo que os esforços de tração sejam transmitidos via seus mancais defronte, como se nota nas diferentes figuras. Os mancais respectivos das metades do corpo de prova e do contra-corpo de prova assim são forçados e pressionados ao contato um do outro, o que permite testar, colocar em prova o revestimento do corpo de prova de pá (aqui, as duas metades do corpo de prova). Na máquina da figura 4, as solicitações são aplicadas às metades do corpo de prova 32, o corpo de prova 22
Petição 870190006364, de 21/01/2019, pág. 23/28
14/15 (isto é, o contra-corpo de prova) estando fixo. A configuração inversa é completamente possível.
[0056] Na máquina 10, quando o corpo de prova 22 é solicitado em tração (seta E), o seu mancal entra em contato com o mancal 34 da metade de corpo de prova. Devido ao ângulo de inclinação α, sob o efeito do contato, a força axial na direção de tração E aplicada ao corpo de prova 22, é convertida em uma força transversal no sentido da seta F, aplicada à metade de corpo de prova 32. Para resistir a estas forças de separação, os montantes 38 são ligados pelos parafusos 40 que os impedem de se separar. Estes parafusos possuem uma leve elasticidade, calculada, que permite aos mesmo se alongar levemente em resposta a estas forças, e assim reproduzir a deformação da base de pá e das cavilhas de disco de rotor sob o efeito da rotação do rotor.
[0057] Esta possibilidade de deslocamento lateral dos dois montantes 38, na direção circunferencial em relação à base da pá (ou seja, perpendicularmente à direção de tração e aos mancais da base de pá) permite melhor reproduzir as condições de manutenção da pá em funcionamento.
[0058] Para controlar o bom funcionamento dos ciclos de tração aos quais são submetidas as bases de pá, a máquina comporta, além disso, meios de medição dos movimentos dos corpos de prova durante o ensaio. Esta medição permite assegurarse do bom funcionamento e do bom posicionamento das diferentes peças durante do ensaio. Ela pode compreender um primeiro sistema de medição 19 dos deslocamentos seguindo o eixo de tração, e um segundo sistema de medição 18 de separação lateral das metades do corpo de prova 32.
[0059] A título de exemplo, um procedimento concreto para testar um revestimento de base de pá de acordo com o processo da invenção, utilizando a máquina da figura 4, será agora detalhado.
[0060] É necessário notar em primeiro lugar que para testar um par de corpos de prova, procede-se do seguinte modo:
- prepara-se um par de corpos de prova constituído por duas metades do corpo de prova de pá e um corpo de prova de disco;
Petição 870190006364, de 21/01/2019, pág. 24/28
15/15
-submete-se este par de corpos de prova a 10.000 ciclos de tração, a força de tração variando seguindo um mesmo perfil em função do tempo durante cada um dos ciclos de tração; e
- examina-se então o estado dos mancais das metades do corpo de prova de pá, de modo a determinar se este estado é aceitável ou não. O resultado do teste é julgado satisfatório para o par de corpos de prova se não ocorre descamação e/ou desgaste até o próprio material do corpo de prova sobre os mancais das metades do corpo de prova de pá.
[0061] O número de ciclos de tração (10.000) e o perfil de variação da força de tração em função do tempo durante os ciclos de tração são determinados previamente em função da pá à qual o revestimento é destinado.
[0062] Este processo para testar um par de corpos de prova definido, é agora possível precisar o modo como se qualifica o revestimento de pá:
[0063] Para qualificar o revestimento de pá, testam-se, de acordo com o processo precedente, três pares de corpos de prova.
[0064] O revestimento é qualificado caso se obtenha resultados satisfatórios obtidos para pelo menos dois pares de corpos de prova sobre três.
Claims (8)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para testar um revestimento (36) para base de pá, caracterizado pelo fato de compreender as etapas seguintes:- prover um corpo de prova dito de disco (22) comportando pelo menos um mancal, e outro corpo de prova dito de pá (32) comportando pelo menos um mancal (34) revestido com o referido revestimento, o corpo de prova de pá compreendendo duas metades do corpo de prova (32) aptas a serem engatadas em ambos os lados do corpo de prova de disco,- submeter o corpo de prova de pá (32) engatado com o corpo de prova de disco (22) a ciclos de tração no curso dos quais os corpos de prova são solicitados em tração um em relação ao outro ao longo de uma direção de tração (A), o esforço de tração sendo transmitido via os mancais em contato com o corpo de prova de pá e o corpo de prova de disco;- avaliar o referido revestimento em função de um critério de avaliação predeterminado.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os mancais do corpo de prova de pá e do corpo de prova de disco têm formas complementares e estendem-se em uma direção oblíqua em relação à direção de tração (A).
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, durante os ciclos de tração, limita-se, por meios de solicitação elástica (40), a separação lateral dos corpos de prova se produzindo em resposta à força de separação exercida pelos corpos de prova um sobre o outro sob o efeito da tração.
- 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, durante os ciclos de tração, mede-se a referida separação lateral.
- 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o corpo de prova de pá (32) tem, na proximidade de seu ou de seus mancais, uma forma representativa de uma base de pá de turbomáquina, o eixo de tração sendo o eixo radial da referida base de pá.
- 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,Petição 870190006364, de 21/01/2019, pág. 26/282/2 caracterizado pelo fato de que o corpo de prova de disco (22) tem, na proximidade de seu ou de seus mancais, uma forma representativa de uma cavilha de disco do rotor de turbomáquina.
- 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que ainda comporta a etapa seguinte: fixar previamente os parâmetros dos ciclos de tração; a avaliação do revestimento sendo feita após um número predeterminado de ciclos de tração.
- 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a avaliação comporta um exame visual ou micrográfico.
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